航天测控.ppt
卫星测控技术PPT课件
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1. 卫星测控系统的技术现状和作用
2） 遥测
➢ 用传感器测量航天器内部各个工程分 系统、航天器的姿态、外部空间环境 和有效载荷的工作状况，用无线电技 术，将这些参数传到地面站，供地面 的科研人员进行分析研究，用来判断 航天器的工作状况。
➢ 遥测是一种用来监督、检查航天器上 天后工作状况的唯一手段，也是判断 故障部位、原因的唯一措施。
界性的商用测控网，统一频段、统一数据格式，各国发 射航天器时相互支持。 2）发展以数据中继卫星系统和全球导航定位系统为代表的 天基测控系统，天基测控是发射一系列卫星，能取代地 面测控站和地面测量船的作用，能对空间其它飞行器跟 踪、测控以及数据传输。
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4. 航天测控的发展方向
航天深空探测通信 航天器采用自主运行技术 航天器天基测控通信 开发两倍GEO（地球同步轨道）高度的GPS
1
r1 [(X1 x)2 (Y1 y)2 (Z1 z)2]2 C (t1 Ta)
1
r2 [(X2 x)2 (Y2 y)2 (Z2 z)2]2 C (t2 Ta)
1
r3 [(X3 x)2 (Y3 y)2 (Z3 z)2]2 C (t3 Ta)
1
r4 [(X4 x)2 (Y4 y)2 (Z4 z)2]2 C (t4 Ta)
从方程组知道，要求出接收机的准确位置，还需要知道这四 颗卫星自身的准确位置。
卫星的准确位置是由GPS卫星轨道参数和参考时间计算出来 的，这些信息称为卫星星历，它包含在GPS的卫星电文中。
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2. GPS系统导航定位技术
2.3不断拓展的GPS在空间领域应用
从利用地面的差分系统为飞行器进行精密定轨，到为了提商 可靠性而将GPS系统和其它如INS、地磁、星敏感器等传感器 组合等。
航空航天工程师的航天器测量与控制技术
航空航天工程师的航天器测量与控制技术航天工程是现代科技的重要组成部分，而在航空航天工程中，航天器的测量与控制技术是至关重要的一环。
本文将介绍航天器测量与控制技术的基本概念、主要原理以及近年来的发展动向。
一、航天器测量技术航天器测量技术是指对航天器各种物理量和运动参数进行测量的科学与技术方法。
在航天器的设计、制造以及运行过程中，准确获取和分析各种数据是非常重要的。
1.1 航天器姿态测量航天器姿态测量是航天器测量技术的核心内容之一。
姿态测量包括航天器的位置、姿态角、角速度等参数的测量。
目前常用的姿态测量方法有陀螺仪、星敏感器、加速度计等。
1.2 航天器静力学测量航天器的静力学测量主要是针对航天器在发射和运行过程中所受到的各种力的测量。
静力学测量可以帮助工程师提供设计依据，确保航天器在各种环境中的安全。
1.3 航天器环境参数测量航天器环境参数测量是指对航天器所处的环境参数进行测量。
这些参数包括气温、气压、湿度、辐射等。
测量这些参数可以为航天器的设计和操作提供重要参考。
二、航天器控制技术航天器控制技术是指对航天器进行控制和调整的技术方法。
航天器控制技术的目标是保持航天器的姿态、定位和轨道稳定。
2.1 航天器姿态控制航天器姿态控制是指对航天器的位置、角度等姿态参数进行控制和调整，以满足航天器在宇宙环境中稳定运行和完成任务的要求。
姿态控制主要依靠推进器、姿态控制器和惯性导航系统等设备完成。
2.2 航天器轨道控制航天器轨道控制是指对航天器的轨道进行精确调整和控制。
轨道控制技术的主要手段是利用航天器自身的动力系统，通过火箭发动机推进、推进剂控制等方法来调整轨道的形状、高度和速度等参数。
2.3 航天器定位控制航天器定位控制是指对航天器在宇宙中的位置进行准确定位和控制。
利用卫星导航系统、雷达测距等技术手段，可以实现对航天器的准确定位和导航。
三、航天器测量与控制技术的发展趋势近年来，随着航天技术的快速发展，航天器测量与控制技术也在不断推陈出新。
航空航天工程师的航天器遥测和控制系统
航空航天工程师的航天器遥测和控制系统航天器遥测和控制系统是航空航天工程师在航天器飞行中至关重要的组成部分。
它不仅能够监测航天器的各种参数，还能实现对航天器的远程操作和控制。
本文将介绍航天器遥测和控制系统的基本原理、应用以及发展趋势。
一、航天器遥测和控制系统的基本原理航天器遥测和控制系统基于遥测技术，通过测量和传输航天器上各种传感器采集的数据，实时监测航天器的运行状态。
同时，它还可以接收地面指令，控制航天器的姿态、航向和速度等参数。
航天器遥测和控制系统由传感器、遥测数据传输模块、指令接收模块和执行机构等组成。
传感器是航天器遥测和控制系统中最基础的部分，它能够感知航天器上各种物理量，如温度、压力、姿态等。
传感器将采集到的数据转化为电信号，并通过遥测数据传输模块传送给地面控制中心。
遥测数据传输模块是连接航天器和地面控制中心的纽带，它可以通过无线电或卫星通信等方式将传感器采集到的数据传输回地面。
遥测数据传输模块可以实现高速、可靠的数据传输，保证航天器上各个部分数据的实时更新。
指令接收模块是地面控制中心向航天器发送指令的接收装置。
通过接收地面发出的指令，指令接收模块可以将指令传递给执行机构，实现对航天器各个部分的控制。
执行机构是根据接收到的指令实现对航天器姿态、航向和速度等参数的调整。
执行机构通过控制航天器上的发动机、推力装置等来实现对航天器运动状态的控制和调节。
二、航天器遥测和控制系统的应用航天器遥测和控制系统广泛应用于各类航天任务中，包括卫星发射、航天器在轨运行以及返回舱的控制等。
它可以监测航天器的运行状态，及时发现并修正运行中的异常情况，确保航天任务的圆满完成。
在卫星发射过程中，航天器遥测和控制系统可以实时监测发射过程中的各种参数，如推力、姿态和温度等。
通过对这些参数的监测，航天工程师可以及时调整发射参数，确保卫星顺利进入预定轨道。
在航天器在轨运行过程中，航天器遥测和控制系统则起到了关键的作用。
它可以实时监测航天器的各项性能指标，如电力系统、姿态控制系统和燃料消耗等。
航天测控和通信系统(王新升)
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2. 卫星测控信道传输及测控的基本原理
2.2航天通信技术的三种情况
对地观测卫星，除测控信道(点频)外，采用另一个 信道单独传送高数据率的遥感数据，该类信道是单 向下行； 载人航天器，除测控信道外，其通信信道中除对地 观测，空间科学实验和空间生产数据外，还有航天 器之间的话音通信，电视信号等，数据传输双向交 互，具有上行和下行； 专门分化出经营通信及广播的卫星，通信为双向， 广播为单向的。
LS LA LP
极化损耗；
L RP
为接收天线指向损耗； 为天线增益；
GR
L r c 接收天线至接收机之间馈线带来的馈线损耗； SF
为系统设计时预留的安全因素
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3. 航天器测控与通信分系统设计
3.1遥测分系统设计
1)遥测基带信号格式
帧同 步码 帧号 1路 2路 3路 全帧 计数 副1'路 副2'路 N-3 路 N-2 路
d l ct l
；其中距离差是由两
个接收点接收电磁波的相位差 t 计统、角饲服系统、天线机座及与上述系统相配套的计算 机、时统、角引导设备等组成，原理是直接测出接收跟踪天线波束的指向，测角的精度取决于天线波 束的宽度，跟踪饲服系统的精度，接收机灵敏度等因素。
CAST2000平台
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3. 航天器测控与通信分系统设计
3.3 小卫星测控系统实例
*小卫星的主要技术指标
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3. 航天器测控与通信分系统设计
3.4跟踪分系统设计
跟踪分系统的功能包括：角跟踪、测距、测速功能
1)角跟踪方法
a)干涉仪法 卫星发出的无线电传输到地面相距为 L 的两个不同接收点 R1、R2 的距离差 d，则 c o s
航空航天工程师的航天器测量与控制技术
航空航天工程师的航天器测量与控制技术航天器测量与控制技术是航空航天工程师在设计和开发航天器过程中的重要组成部分。
这项技术涉及到航天器在发射、飞行和返回过程中的各种测量和控制手段的应用，旨在确保航天任务的成功执行。
本文将探讨航空航天工程师在航天器测量与控制技术方面的工作，包括姿态测量控制、导航系统、轨道测量与控制以及通信与数据处理等方面。
一、姿态测量控制1. 姿态感知和测量系统航天器的姿态测量是指航天器在飞行过程中对自身姿态状态的感知和测量。
姿态感知和测量系统通常由惯性测量单元（IMU）、星敏感器和太阳敏感器等组成。
IMU负责测量航天器的角速度和加速度等参数，星敏感器和太阳敏感器则用于精确测量航天器的方向和姿态。
2. 姿态控制系统姿态控制系统是指通过对航天器的推力和姿态角度进行调整，使其保持所需的飞行姿态和轨道。
姿态控制系统通常包括推力控制系统和姿态控制器。
推力控制系统通过火箭发动机提供推力，姿态控制器则根据姿态测量结果进行计算和调整，控制航天器的姿态和轨道。
二、导航系统1. 惯性导航系统航天器在航天任务中需要准确确定自身的位置和速度。
惯性导航系统主要依靠陀螺仪和加速度计等测量设备，通过不断积分和计算来估计航天器的位置和速度。
惯性导航系统具有高精度和长时间稳定性的特点，广泛应用于航天器的导航和定位。
2. 卫星导航系统卫星导航系统通过卫星信号进行导航和定位。
目前应用最广泛的卫星导航系统包括美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的格洛纳斯系统（GLONASS）和中国的北斗卫星导航系统。
航天器可以通过接收卫星信号，并通过测量信号的传播时间和信号强度等参数，确定自身的位置和速度。
三、轨道测量与控制1. 轨道测量轨道测量是指对航天器的轨道参数进行测量和跟踪。
为了保持航天器在规定的轨道上飞行，轨道测量系统通常使用地面测量站和航天器上的测量设备进行测量。
地面测量站通过接收航天器的信号，并根据信号的到达时间和频率等参数，计算航天器的位置和速度。
中国航天长征五号遥三运载火箭航天PPT演示课件
“胖五”
“胖五”
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908天的等待之后，我国新一代大型运载火箭 长征五号迎来第三次发射任务。
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航天测控的原理和应用
航天测控的原理和应用一、航天测控的概述航天测控是指通过测量和控制手段对航天器进行监测、导航、控制和处理数据的技术，是航天任务顺利完成的关键环节。
航天测控系统由地面站和航天器组成，通过通信链路进行信息的传递，从而实现对航天器的测量和控制。
二、航天测控的原理航天测控的原理主要涉及到航天器的测量和控制两个方面。
2.1 航天器的测量原理航天器的测量是指对航天器各种状态参数和数据的获取和分析，包括航天器的位置、速度、姿态、姿态稳定性等。
测量主要通过以下几种方式实现：•遥测测量：通过航天器上的传感器采集航天器的姿态、温度、气压等数据，并通过通信链路传输到地面站进行分析和处理。
•测距测速：通过测距仪和测速仪等设备，对航天器与地面站之间的距离和相对速度进行测量。
•星敏感器测量：通过星敏感器对航天器相对于恒星的视线角进行测量，从而确定航天器的姿态。
•惯性测量单元：通过惯性测量单元对航天器的加速度和角速度进行测量，从而获取航天器的位置和速度。
2.2 航天器的控制原理航天器的控制是指通过对航天器的姿态、轨道、飞行速度等参数进行控制，确保航天器按照任务要求进行运行。
控制主要通过以下几种方式实现：•推力控制：通过推进系统对航天器施加推力，改变航天器的轨道和速度。
•姿态控制：通过姿态控制系统对航天器的姿态进行调整，保持航天器稳定。
•电动控制：通过电动机、电液系统等设备对航天器的各个部件进行控制，实现对航天器的各种功能的操作和控制。
•控制算法：通过编写控制算法，对航天器的状态和参数进行监测和控制，确保航天器按照任务要求进行运行。
三、航天测控的应用航天测控技术在航天领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：3.1 航天器的轨道控制航天测控技术可以通过对航天器的推力、姿态和速度等参数进行控制，实现对航天器轨道的调整和控制。
例如，对于地球同步轨道的通信卫星，需要保持恒定的轨道位置，航天测控技术可以实现对其轨道位置的控制，从而确保通信卫星能够始终覆盖特定地区。
关于航天的ppt课件模板
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01
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空间科学与教育推广活动 介绍
空间科学实验项目设计与实践经验分享
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火箭发射技术与挑战分析
火箭发射原理及过程剖析
火箭发射原理
基于牛顿第三定律，通过高速喷射燃料产生反作用力推动火箭升 空。
发射过程
包括点火、升空、分离、进入轨道等阶段，每个阶段都需要精确 控制以确保成功发射。
关键技术
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火箭发射面临挑战及解决方案探讨
援工作顺利进行。
广播电视
卫星广播和卫星电视利用卫星通 信实现广播电视节目传输，覆盖
范围广，质量高。
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大型企业可利用卫星通信构建内 部通信网络，实现分支机构间高
效信息传输。
04
载人航天与深空探测技术 进展
载人航天发展历程及现状
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相配合才能完成测控任务。对于测量，航天器上必须有相应的信标机或
应答机，它们发回地面跟踪和测速用的射频信号，应答机还发回测距信
息。对于遥测，航天器上必须有检测各种参数的传感器和发送这些参数
的射频发射机。对于遥控，航天器上必须有指令接收机。因此，航天器
上的和地面的两部分电子设备在设计时应该结合起来统一考虑。
有限，而设置测控站的数目又受到种种限制，不能无限增加。为了扩大跟踪范
围，将测控站搬到同步定点卫星上,从35800公里的高空来观测低轨道卫星是解
决这一困难的一个办法。1983年 5月美国利用航天飞机发射的一颗跟踪与数据
中继卫星(TDRS)是实现这个设想的第一步。两颗定点在赤道上空，经度相隔约
140°的跟踪与数据中继卫星和一个相应的地面控制接收站组成跟踪与数据中继
航天测控网
各种地面系统分别安装在适当地理位置的若 干测控站（包括必要的测量船和测控飞机） 和一个测控中心内，通过通信网络相互联接 而构成整体的航天测控系统 。
航天测控系统图
总体设计
航天测控系统总体设计属于电子系统工程问 题。对整个系统来说，首先考虑的是航天任 务的要求，可以针对某一个任务，也可以兼 顾多个任务，从较长远的发展要求来设计。 航天测控系统的中心问题是从地面和航天器 整体出发，实现信息获取，即将航天器的飞 行和工作数据发回地面，并用计算机进行计 算、决策和实时反馈来控制航天器飞行的轨 道和姿态。
测控系统的优点是可以对航天器全天候跟踪，而且有较好的灵活性和足
够的精度。从系统工程的角度来看，对航天器跟踪测量所得的数据，经
过计算，可给出弹道、轨道或位置的信息；而遥测所提供的数据，经过
处理、分析可给出航天器的状态信息；它们都是系统中反馈回路的重要
信息源。遥控则是控制系统中的执行机构。
❖
电子测量和控制系统的地面部分，必须与装在航天器上的电子设备
美国航空航天局(NASA)于1961年发射“水星”号载人飞船时使用的全球跟踪网。
这个系统在全球布有16个跟踪站，其中14个站有雷达测量系统，15个站有遥测
接收系统，6个站有遥控系统,14个站有对飞船的通信系统。每个站均有自己的
时间统一系统，全系统的时间则经与天文时间发播台的时号相比对而统一起来。
测控中心设在戈达德航天中心,配有2台IBM-7090计算机作为实时计算、决策和
控制之用。全系统靠全球性的通信网来相互连接，但其中相当一部分线路是租
用的。随后，“阿波罗”号登月飞船、同步通信卫星、同步气象卫星和航天飞
机相继发射,测控系统更趋完善,特别是实时控制方面的功能和自动化程度均有
很大的提高。除了对近地卫星和飞船的测控系统外，还建立了对行星际探测的
深空测控网。
❖
中国航天测控系统也是在航天事业的发展中逐步臻于完善的。在大陆上已
③ 遥控系统：通过无线电对 航天器的姿态、轨道和其他 状态进行控制。
④ 计算系统：用于弹道、轨 道和姿态的确定和实时控制 中的计算。
⑤ 时间统一系统：为整个 测控系统提供标准时刻和时 标。 ⑥ 显示记录系统：显示航 天器遥测、弹道、轨道和其 他参数及其变化情况，必要 时予以打印记录。 ⑦ 通信、数据传输系统： 作为各种电子设备和通信网 络的中间设备，沟通各个系 统之间的信息，以实现指挥 调度。
航天测控
航天Байду номын сангаас控系统
❖ 定义 ❖ 发展概况 ❖ 系统组成 ❖ 航天测控网 ❖ 总体设计 ❖ 总体设计中必须解决的问题 ❖ 电子测控系统 ❖ 航天电子测控系统的新发展 ❖ 计算系统 ❖ 测控的其他应用 ❖ 展望
定义
❖ space tracking,telemetering and command system
SUCCESS
THANK YOU
2020/3/2
航天电子测控系统的新发展
❖
从地面上对航天器跟踪测量和控制，往往需要在很大范围内布置相当数
目的测控站，疆域较小的国家不具备这种条件。为了解决这一困难,国际间的协
作十分必要,为此需要使各国测控系统的频率和体制统一起来。70年代初期，美
国发射“阿波罗”号登月载人飞船时，开始应用S波段(2吉赫频段)统一系统并
卫星系统 (TDRSS)。这种系统将能对多颗低轨卫星进行全球性不间断的跟踪、
测控和数据中继。从测控的角度来看，系统的工作原理和微波统一测控系统类
经建立了多个测控站和一个测控通信中心。为了扩展观测范围,还建造了海上测
量船,以便驶往远洋对航天器进行跟踪观测。在整个测控系统中使用了多台计算
机，并有贯通各个测控站、测量船和测控中心的通信网络。
系统组成
① 跟踪测量系统：跟踪航天 器，测定其弹道或轨道。
② 遥测系统：测量和传送航 天器内部的工程参数和用敏 感器测得的空间物理参数。
❖ 对运行中的航天器（运载火箭、人造地 球卫星、宇宙飞船和其他空间飞行器）进行 跟踪、测量和控制的大型电子系统。
发展概况
❖
第二次世界大战以后不久,在火箭试验中就已采用某些光学和电子测量系
统，例如光学跟踪经纬仪和多普勒测速仪。但是作为完整的航天测控系统，则
是在人造地球卫星出现之后才逐步形成的。最早的较为完整的航天测控系统是
❖
为了提高测量的精确性和扩大信息的传输量，测控设备所用的无线
电频率大部分已经提高到微波波段。为了减少航天器上电子设备的重量、
体积，特别是要减少天线的数目，将各种测控功能适当地综合在一个统
一的射频载波上是一个重要的发展。这种系统称为微波统一测控系统。
中国研制的微波统一测控系统,灵活多用,可进行单站或多站测量。
经实践证明了这种系统的优越性。现在美国的地面测控网已逐步改建,采用S波
段统一系统作为主要的测控手段。西欧和日本也采用了频段相同而体制类似的
系统，并且已应用到不同类型的卫星和航天器上。各国的测控频率和体制的统
一，有利于互相利用。这是航天测控系统的发展趋势。
❖
对于较低轨道的卫星或其他航天器来说，一个地面测控站的跟踪范围毕竟
总体设计中必须解决的问题
在总体设计中必须解决的问题有：①全系统 所要具备的功能和实现这些功能的手段;②测 控站布局的合理性;③控制的适时性和灵活性； ④各种设备的性能、速度和精度；⑤长期工 作的可靠性；⑥最低的投资和最短的建成时 间。
电子测控系统
❖
跟踪测量、遥测和遥控系统是整个测控系统的基本部分。电子